總體來說,DNA的生物合成包括三種情況:DNA複制、DNA修複和逆轉錄。前兩種都是以DNA為模闆,而後者以RNA為模闆。所以逆轉錄酶的正式名稱是RNA依賴的DNA聚合酶(RNA-dependent DNA polymerase),以前也稱為RNA-directed DNA polymerase。
HIV逆轉錄酶。引自PDB-101逆轉錄的發現起始于腫瘤病毒研究,1970年發現逆轉錄酶,1975年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。該獎項由雷納托·杜爾貝科(Renato Dulbecco)、霍華德·特明(Howard Temin)和戴維·巴爾的摩(David Baltimore)分享。
杜爾貝科1914年生于意大利,1936年獲得醫學博士學位,二戰後移居美國。他首先來到印第安納大學,加入老同學盧裡亞(S. E. Luria,因病毒複制機制研究獲1969年諾貝爾生理學或醫學獎)的噬菌體研究小組。在這裡,他認識了盧裡亞的研究生,日後大名鼎鼎的詹姆斯·沃森(好像沃森應該叫他師叔:))。
杜爾貝科在盧裡亞實驗室發現了噬菌體的光複活現象,因而被德爾布呂克(M. Delbrück,與盧裡亞分享1969年諾獎)邀請加入他在加州理工學院的實驗室。杜爾貝科在這裡做了很多動物病毒方面的研究,建立了病毒定量的噬斑法(plaque method)。
噬菌體小組三人獲諾獎。引自諾貝爾基金會檔案五十年代末,杜爾貝科的研究生特明研究勞斯肉瘤病毒(Rous Sarcoma Virus,RSV),引起了杜爾貝科對腫瘤病毒領域的興趣。他在多瘤病毒(polyoma virus)研究中發現了轉化(transformation)現象,并發現病毒DNA可以整合到宿主DNA中一起複制,為闡明其緻癌機理奠定了基礎。
特明畢業後繼續研究RSV,于1965年提出“前病毒假說”,認為RSV進入宿主細胞後,先将RNA轉變成DNA(前病毒),然後整合到宿主細胞DNA而實現轉化。1970年,特明和巴爾的摩(杜爾貝科的另一個學生)兩個小組幾乎同時鑒定出逆轉錄酶,改寫了中心法則。五年後,師生三人分享諾獎,傳為佳話。
師生三人分享諾獎。引自諾貝爾基金會檔案值得一提的是,此後杜爾貝科緻力于乳腺癌研究,深感基因組信息對研究的重要性,在1985和1986年的兩次演講中提出啟動基因組計劃的建議。1986年,他在美國《科學》周刊上發表了《腫瘤研究的轉折點:人類基因組測序》一文,正式提出人類基因組計劃(Human Genome Project,HGP)。這一計劃對生物和醫學研究的影響可以說是無與倫比的。
HGP網站巴爾的摩也是學術界的風雲人物,他根據病毒的基因組結構與基因表達模式,将病毒分為7類,被廣泛采用,稱為巴爾的摩病毒分類法。他獲諾獎時隻有37歲,前途無量。可惜他後來被卷入一樁學術腐敗案,在長達十年的反複調查中耗費了大量精力。
巴爾的摩病毒分類法,引自百度圖片1986年,巴爾的摩與特蕾莎·今西卡裡(Teresa Imanishi-Kari)等人合作,在《細胞》雜志上發表了一篇論文。不久,卡裡被本實驗室博士後瑪格特·奧圖爾(Margot O'Toole)舉報有數據造假嫌疑,而巴爾的摩極力支持卡裡。
最初洛克菲勒大學和NIH的調查認為卡裡沒有造假行為,但奧圖爾得到一些調查學術不端的人士支持,國會議員丁格爾(john dingell)認為學術界的自我監督效果不佳。1988年國會介入,聯邦經濟情報局對卡裡的原始實驗記錄進行墨迹鑒定。
1991年,一份認為卡裡有僞造數據嫌疑的調查報告草稿被人洩露給媒體,巴爾的摩被指責縱容學術不端,在輿論壓力下公開道歉、撤銷論文并辭去洛克菲勒大學校長職務。1994年,NIH做出了當時最為嚴厲的處罰決定:在10年内,卡裡不得接受聯邦資金資助。
不過卡裡堅持自己無罪,并未簽署撤稿申請,并不斷申訴。1995成立了一個申述調查小組處理此事。調查組認為此前對卡裡不利的證據主要來自經濟情報局的墨迹鑒定,但這些鑒定是有缺陷的,而且不夠客觀。1996年6月,專家小組宣布對卡裡的所有19項指控均不成立。調查小組認為雖然卡裡的實驗數據中有許多錯誤,但這些錯誤是随機和無方向性的,并非蓄意編造。
MIT關于巴爾的摩和卡裡無罪的報道最終撤銷了對卡裡的所有處罰,美國塔夫茨大學長期聘用卡裡為副教授。巴爾的摩的污名也得以洗脫,出任加州理工大學校長。現在他還是西湖大學創校校董會成員。
事件的争論焦點之一是學術問題的調查是否應該接受行政幹預。1989年,巴爾的摩在一篇表明自己立場的文章中寫道:“如果這場調查所造成的悲傷結果并不能證明什麼,那就表明那些無知的和懷有惡意的外行并不能有效地檢查科學活動的進程”。從事件的結果來看,這種調查的确不能缺少學術上的專家。
其實在調查過程中,相關機制已經在不斷進步。1989年NIH成立了科學誠信辦公室,通過與被告的對話在學術基礎上運作。該辦公室于1992年改組為研究誠信辦公室(ORI),以正當程序為根據,向被告提供了指控的細節,允許對證人進行盤問,任命中立的調查小組,并禁止洩露(BMJ. 1999)。
參考文獻:
S Lock. The baltimore case: A trial of politics, science, and character. BMJ. 1999 Oct 2;319(7214):926.
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